一种上行式深水垂直流人工湿地的制作方法

本发明涉及人工湿地处理污水技术领域，具体涉及一种上行式深水垂直流人工湿地。

背景技术：

垂直流人工湿地是一种常见的潜流人工湿地形式，污水由上至下或由下至上纵向穿过湿地床层，在纵向流的过程中污水依次经过不同的填料层，达到净化的目的。垂直流人工湿地因脱氮效率高、抗冻性能好成为潜流人工湿地的研究热点方向。

传统的垂直流人工湿地，填料层深度较深而且需要在湿地表面和底面设置穿孔配水管和收水管，建设成本较高，而且由于湿地表面种满植物，植物根系容易生长到表层的配水管或收水管的管孔内，造成管道堵塞；当填料层出现堵塞时缺乏有效清洗措施。湿地植物基本为挺水植物，研究表明沉水植物的水质净化能力可比挺水植物强2倍以上，若能经常清洗沉水植物叶片还能使沉水植物的水质净化能力提升50％。因此，针对现有垂直流人工湿地技术中存在的不足之处，研究一种管道不易堵塞，能对填料层进行冲洗，能种植沉水植物，净水效果好，建设成本低的新型垂直流人工湿地甚为必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种上行式深水垂直流人工湿地，不易堵塞，能对填料层进行冲洗，能种植沉水植物，净水效果好，建设成本低。

本发明的目的通过以下技术措施实现：

一种上行式深水垂直流人工湿地，包括湿地池，湿地池一侧设置有配水渠，另一对侧设置有出水渠，配水渠的侧壁设置有总进水管，湿地池的底面自下至上依次设置有下填料层和上填料层，上填料层上种植有沉水植被层和人工水草，湿地池内设置有曝气机，下填料层内埋设有主管，主管一端贯穿湿地池与配水渠之间的隔墙与配水渠的底部连通，主管另一端贯穿湿地池与出水渠之间的隔墙并在端部设置管道关断开启装置，主管与支管连接，主管和支管上均开设有进出水孔，出水渠的侧壁设置有放空排泥管和总出水管，湿地池与出水渠之间的隔墙设置有出水孔。

如上所述的配水渠的顶部盖设有配水渠盖板，所述的出水渠的顶部盖设有出水渠盖板，配水渠盖板和出水渠盖板为混凝土盖板或不锈钢格栅盖板。

如上所述的主管为多个且平行设置，每个主管均与多个埋设在下填料层内的支管连接，支管对称设置在所连接的主管两侧，主管同一侧连接的支管平行设置且与主管呈设定角度。

如上所述的主管两侧连接的支管呈箭头状，箭头指向出水渠。

如上所述的放空排泥管上设置有放空排泥管阀门，总出水管上设置有总出水管阀门。

如上所述的总进水管的管道轴线比上填料层的顶面高1.0～1.4m；

出水渠的底面比湿地池的底面低0.3～0.5m；湿地池的底面与配水渠的底面高度一致；

出水孔比上填料层的顶面高0.8～1.0m；

总出水管的管道轴线比上填料层顶面低0.2～0.3m，总出水管位于放空排泥管上方。

如上所述的沉水植被层为苦草、菹草、金鱼藻、狐尾藻中的一种或多种，所述的人工水草为纤维材质人工水草。

如上所述的上填料层上自配水渠至出水渠方向依次种植沉水植被层和人工水草。

如上所述的上填料层为粒径15～30mm的碎石填料，厚度为0.2～0.3m，

下填料层为粒径40～60mm的碎石填料，厚度为0.2～0.3m。

如上所述的配水渠和出水渠的宽度均大于等于0.5m；

相邻主管的间距为4～6m；

与主管同侧连接的支管的间距为2～3m，

主管同一侧连接的支管与主管的之间的设定角度为45～60°。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果为：

1、能充分利用沉水植物的水质净化能力，湿地池内水自下而上流动，综合利用了沉水植物的根系以及叶片来净化水体，净化效率高，通过设置人工水草更进一步保证了湿地冬季在植物无法生长时的去除效率。

2、主管既是湿地池的配水管，又是放空管，还是排泥管，功能多样。填料反冲洗时湿地池上方存水水位高，水头大，能提供足够的冲力来反冲洗填料，而且多功能管的主管与支管之间沿排泥方向设有一定角度，能更方便管内污泥排出。上行式湿地的进水悬浮物主要被下填料层拦截，此部分区域正好靠近主管，反冲洗效果好。

3、曝气机既可以给水体曝气充氧，又能形成水流冲力对沉水植物叶片进行清洗，提升沉水植物水质净化能力，还能使得出水更均匀。

4、本发明相对于传统上行垂直流人工湿地填料层厚度薄，不须要在湿地顶部设置覆盖整个填料层范围的收水管，维护方便而且建设成本低。

附图说明

图1是本发明的俯视示意图；

图2是本发明主管和支管连接俯视示意图；

图3是本发明的剖面示意图。

图中：1-总进水管；2-配水渠；3-配水渠盖板；4-湿地池；5-曝气机；6-沉水植被层；7-人工水草；8-上填料层；9-下填料层；10-多功能管系统；11-主管；12-支管；13-斜四通；14-出水渠；15-长杆闸门；16-出水孔；17-总出水管；18-总出水管阀门；19-放空排泥管；20-放空排泥管阀门；21-出水渠盖板；22-地面；23-水面。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种上行式深水垂直流人工湿地，包括湿地池4，湿地池4一侧设置有配水渠2，另一对侧设置有出水渠14，配水渠2的侧壁设置有总进水管1，湿地池4的底面自下至上依次设置有下填料层9和上填料层8，上填料层8上种植有沉水植被层6和人工水草7，湿地池4内设置有曝气机5，下填料层9内埋设有主管11，主管11一端贯穿湿地池4与配水渠2之间的隔墙与配水渠2的底部连通，主管11另一端贯穿湿地池4与出水渠14之间的隔墙并在端部设置管道关断开启装置，主管11与支管12连接，主管11和支管12上均开设有进出水孔，出水渠14的侧壁设置有放空排泥管19和总出水管17，湿地池4与出水渠14之间的隔墙设置有出水孔16。

配水渠2的顶部盖设有配水渠盖板3，所述的出水渠14的顶部盖设有出水渠盖板21，配水渠盖板3和出水渠盖板21为混凝土盖板或不锈钢格栅盖板。

主管11为多个且平行设置，每个主管11均与多个埋设在下填料层9内的支管12连接，支管12对称设置在所连接的主管11两侧，主管11同一侧连接的支管12平行设置且与主管11呈设定角度。

主管11两侧连接的支管呈箭头状，箭头指向出水渠14。

放空排泥管19上设置有放空排泥管阀门20，总出水管17上设置有总出水管阀门18。

总进水管1的管道轴线比上填料层8的顶面高1.0～1.4m；

出水渠14的底面比湿地池4的底面低0.3～0.5m；湿地池4的底面与配水渠2的底面高度一致；

出水孔16比上填料层8的顶面高0.8～1.0m；

总出水管17的管道轴线比上填料层8顶面低0.2～0.3m，总出水管17位于放空排泥管19上方。

沉水植被层6为苦草、菹草、金鱼藻、狐尾藻中的一种或多种，所述的人工水草为纤维材质人工水草。

上填料层8上自配水渠2至出水渠14方向依次种植沉水植被层6和人工水草7。

上填料层8为粒径15～30mm的碎石填料，厚度为0.2～0.3m，

下填料层9为粒径40～60mm的碎石填料，厚度为0.2～0.3m。

配水渠2和出水渠14的宽度均大于等于0.5m；

相邻主管11的间距为4～6m；

与主管11同侧连接的支管12的间距为2～3m，

主管11同一侧连接的支管12与主管11的之间的设定角度为45～60°。

总进水管1为pe或upvc管，

主管11为dn100～150的硬式透水管，相邻主管11的间距为4～6m；

支管12为dn50～100的硬式透水管，与主管11同侧连接的支管12的间距为2～3m，

主管11同一侧连接的支管12与主管11的之间的设定角度为45～60°；

总出水管17为pe管或upvc管，

放空排泥管19为pe管或upvc管。

斜四通13为upvc材质，连接主管11和支管12。

管道关断开启装置使得主管11与出水渠14连通或者关断。管道关断开启装置可以采用长杆闸门，长杆闸门为双向止水闸门，长杆闸门的操作盘位于出水渠14顶部。通过操作盘对长杆闸门进行操作，实现主管11与出水渠14连通或者关断，长杆闸门为现有装置。

在运行时，污水由总进水管1进入配水渠2，再通过设于湿地池4底部的主管11和支管12均匀由下至上穿过下填料层9、上填料层8、沉水植被层6、人工水草7净化，并经过曝气机5曝气后由出水孔16流入出水渠14，最后由总出水管17外排。在上填料层8和下填料层9出现堵塞需要冲洗时，打开放空排泥管阀门20，打开长杆闸门15，使得主管11与出水渠14连通，即可利用湿地池4的上填料层8的上方存水对上填料层8和下填料层9进行反冲洗，反冲洗冲出的污泥通过支管12和主管11收集后流入出水渠14，最后由放空排泥管19排出。

实施例2：

总进水管1的管道轴线比配水渠2的底面高1.5m，为dn200的pe管。

配水渠2长×宽×深＝8m×0.5m×1.8m。

配水渠盖板3为混凝土盖板。

湿地池4长×宽×深＝10m×8m×1.8m。

湿地池4的底面与配水渠2的底面高度一致。

曝气机5为单台功率1.2kw的浮水曝气机，共设4台，均匀布置于湿地池4内。

沉水植被层6为苦草，布置密度为9丛/㎡，沉水植被层6的布置面积为上填料层8的顶面面积的2/3。

人工水草7为纤维材质人工水草，布置密度为9丛/㎡，人工水草7的布置面积为上填料层8的顶面面积的1/3。

上填料层8为粒径15～20mm的碎石填料，厚度为0.2m。

下填料层9为粒径40～50mm的碎石填料，厚度为0.2m。

主管11为dn100的硬式透水管，每根主管均长10m，相邻两根主管11间距为4m。

支管12为dn50的硬式透水管，每根支管12长度为2m，对称分布于主管11两侧，通过斜四通13连接在主管上，同侧支管等间距平行布置，间距为2m，支管12与主管11之间的夹角为60°。

斜四通13为upvc材质，连接主管11和支管12。

出水渠14长×宽×深＝8m×0.5m×2.1m。

长杆闸门15位于多功能管系统每根主管末端，湿地池4靠近出水渠14一侧的边墙上，为双向止水闸门，能控制多功能管系统主管11向出水渠14的出水，长杆闸门15操作盘位于出水渠14顶部。

出水孔16直径为0.2m，出水孔16为多个，相邻出水孔16水平方向间距为0.6m，出水孔16比上填料层8的顶面高0.8m。

总出水管17为dn200的pe管，总出水管17的管道轴线比上填料层8的顶面低0.2m。

总出水管阀门18为dn200蝶阀。

放空排泥管19为dn200pe管。

放空排泥管阀门20为dn200蝶阀。

出水渠盖板21为混凝土盖板。

其他与实施例1一致。

本实施例设于一污染较严重的自然水体旁，进水为自然水体经沉淀池沉淀18h后的出水，处理水量为40m³/d。在连续运行的6个月里运行稳定，湿地出水、放空、排泥通畅，沉水植物生长良好。

表1实施例2运行水质监测结果

实施例3：

总进水管1的管道轴线比配水渠2的底面高2.0m，总进水管1为dn250的upvc管。

配水渠2长×宽×深＝12m×0.8m×2.3m。

配水渠盖板3为不锈钢格栅盖板。

湿地池4长×宽×深＝15m×12m×2.3m。

湿地池4的底面与配水渠2的底面高度一致。

曝气机5为单台功率1.5kw的浮水曝气机，共设4台，均匀布置于湿地池4内。

沉水植被层6为金鱼藻，布置密度为6丛/㎡，沉水植被层6的布置面积为上填料层8的顶面面积的2/3。

人工水草7为纤维材质人工水草，布置密度为6丛/㎡，人工水草7的布置面积为上填料层8的顶面面积的1/3。

上填料层8为粒径20～30mm的碎石填料，厚度为0.3m。

下填料层9为粒径50～60mm的碎石填料，厚度为0.3m。

主管11为dn150的硬式透水管，每根主管均长15m，相邻两根主管11平行布置，间距为6m。

支管12为dn100的硬式透水管，每根支管12长度为3m，对称分布于主管11两侧，通过斜四通13连接在主管上，同侧支管等间距平行布置，间距为3m，支管与主管进水端方向之间的夹角为45°。

斜四通13为upvc材质，连接主管11和支管12。

出水渠14长×宽×深＝12m×0.8m×2.8m。

长杆闸门15位于多功能管系统每根主管末端，湿地池4靠近出水渠14一侧的边墙上，为双向止水闸门，能控制多功能管系统主管11向出水渠14的出水，长杆闸门15操作盘位于出水渠14顶部。

出水孔16直径为0.25m，相邻出水孔16水平方向间距为0.8m，出水孔16比上填料层8的顶面高1.0m。

总出水管17为dn250的upvc管，总出水管17的管道轴线比上填料层8的顶面低0.3m。

总出水管阀门18为dn250蝶阀。

放空排泥管19为dn250upvc管。

放空排泥管阀门20为dn250蝶阀。

出水渠盖板21为不锈钢格栅盖板。

本实施例设于一污染较严重的自然水体旁，进水为自然水体经沉淀池沉淀18h后的出水，处理水量为90m³/d。在连续运行的6个月里运行稳定，湿地出水、放空、排泥通畅，沉水植物生长良好。

表2实施例3运行水质监测结果

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。